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德國皮爾茲PILZ光電編碼器誤差分析
光電編碼器是一種應用很廣泛的角位置測量儀器。近年來，伴隨著測控技術的迅速發展，對光電軸角編碼器的測角精度、分辨力和可靠性提出了更高的要求。光電編碼器誤差主要包括碼盤制造誤差、軸系晃動、碼盤偏心、細分誤差、量化誤差、檢測誤差等，這些誤差來自于編碼器的碼盤刻劃、機械裝調、電子學處理等過程中，并且都會對編碼器的測量精度產生影響。因此，對編碼器的精度分析和誤差補償技術的研究是編碼器生產制造的關鍵問題，也是提高編碼器精度的重要手段。

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目前，對光電編碼器的精度檢測主要采用靜態檢測，不能反映編碼器在實際工作狀態下的測角精度，而且誤差補償多只針對細分誤差，不能比較全面的補償編碼器的誤差。結合在實際應用中對式編碼器精度的要求，提出了針對光電編碼器精度檢測與誤差補償比較系統的方案，檢測編碼器測量精度和故障信息，并根據測量結果進行相應的補償。精度檢測裝置以步進電機作為整個系統的驅動，以高分辨率編碼器作為測量基準值，在精密主軸轉動過程中實時測量被校準編碼器在不同位置的角度值，并與同步采集的高精度基準編碼器測量角度進行比較計算出測角精度，同時測量光柵信號的細分誤差和進行故障分析。結合精度檢測和誤差分析的結果針對不同誤差進行補償。 本課題主要圍繞編碼器精度檢測和誤差補償方法等問題展開系統的分析研究。分析了編碼器誤差產生的原因及各種因素對精度的影響；提出采用頻譜分析法計算細分信號的諧波參數和相位誤差；采用小波分析和頻譜分析檢測編碼器的故障信息，判斷出碼盤故障、電路故障或碼盤竄動等故障發生的位置。設計了以DSP芯片為核心的數據采集系統和以PC機為核心的精度檢測系統；提出了校正細分誤差、裝調誤差和排除故障的解決方案；針對正切細分法提出了誤差的檢測與補償方案，并進行了系統的仿真，驗證了對正交精碼信號相位的補償算法是有效的。

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正在有斷電和電子噪聲干擾的情況下，使用式光學編碼器進行位置檢測及控制是一個明智的選擇。光學編碼器的設計可以追溯到本世紀40年代中期。其間，Balelwin Piano公司研制出了“調音輪”裝置，旨在使電子琴產生諧音以模仿其它樂器。*了解到Balelwin公司能夠在光敏玻璃上非常精密地產生調音輪模式，于是它就把此項技術用于制作密碼碼盤上。后來，針對這種儀器，規定了一個實際的精度標準，并被用來研制一種用于航天及工業位置傳感器上的編碼制式。于是光學編碼器便產生了。